JPH0919772A - パラレルシーム接合装置およびパラレルシーム接合方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 半導体集積回路などのセラミックパッケージ
にコバールなどの金属製の蓋をパラレルシーム接合する
作業を多数連続進行させるときに，被接合物が欠けてい
る個所を事前に検出して総作業工数を減らす。 【構成】 パレットの上に多数の被接合物（ワーク）を
並べる。一対のローラ電極301,331 によって，ワークの
上縁を圧接しつつ，大電流を供給する。このときセンサ
302 により，ワークの存否を検出する。ワーク検出時に
は，ローラ電極301,331 の間隔ｄが，センサ302 の必要
最低間隔に足りないときは，この距離まで一時的に広げ
る。ワークが存在するときは所定の間隔に設定して接合
作業を行い，ワークが存在しないときは，次の座標に進
む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】 本発明は，半導体集積回路や水
晶振動子などを収容してなるセラミックや金属製などの
外囲器と蓋とを接合するのに適したパラレルシーム接合
装置およびパラレルシーム接合方法に関する。

【０００２】

【従来技術】 半導体集積回路や水晶振動子などの回路
素子を気密封止するパラレルシーム接合装置は，一般に
外囲器であるセラミックパッケージとコバール製の蓋と
を重ねておき，この被接合物（ワーク）を一対のローラ
状の接合用電極がその上を加圧しながら回動し，これら
一対のローラ状の接合用電極の一方から蓋を通して他方
へ電流を流すことにより外囲器と蓋とを連続線状に接合
する。

【０００３】 ここでワークを連続に多数接合作業を行
うために，パレット上にＸ，Ｙ軸に沿って並べておき，
まず一方のＹ軸方向の接合工程を行い，ついでパレット
を９０°転回させて，残るＸ軸方向の接合工程を行う。
このパレットは数十から百個程度のワークを載せて作業
をするものが通例であるが，生産計画の都合でパレット
に全数を載せない場合がある。その場合にはワークが所
定位置に全数存在するものとして接合用電極が作動する
ため不具合が生ずる。この不具合に対処するため，例え
ば空のパレット位置には疑似ワークを配設することが行
われる。しかしながら，この方式は無駄に作業時間が長
くなる問題がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】 本発明はパラレルシ
ーム接合装置を用いて，連続して接合作業を行うとき
に，無駄な作業時間を省いて効率を高めることを課題と
する。

【０００５】

【課題を解決するための手段】 この課題を解決するた
め，本発明では以下の手段を提案するものである。第１
の手段として，所定回路素子又は電子回路を収納してな
る外囲器と蓋部材を被接合物とし，この被接合物を加圧
しながら回動する一対の接合用電極の間に電流を流して
シーム接合するパラレルシーム接合装置において，被接
合物の存否を認知する認知手段を備えたことを特徴とす
るパラレルシーム接合装置を提案する。

【０００６】 第２の手段として，被接合物を同一平面
上のＸ軸，Ｙ軸に沿って多数載置できるパレットと，Ｙ
軸に沿って回動可能に配設した一対の接合用電極と，こ
の一対の接合用電極を軸支すると共に被接合物の存否を
認知するセンサを有する接合ヘッドと，この接合ヘッド
を垂直に昇降する昇降手段と，一対の接合用電極に電流
を流す接合電源とを備えたことを特徴とするパラレルシ
ーム接合装置を提案する。

【０００７】 第３の手段として，被接合物を同一平面
上のＸ軸，Ｙ軸に沿って多数載置できるパレットと，Ｙ
軸に沿って回動可能に配設した一対の接合用電極と，こ
の一対の接合用電極を軸支すると共に前記被接合物の存
否を認知するセンサを有する接合ヘッドと，この接合ヘ
ッドを垂直に昇降する昇降手段と，一対の接合用電極に
電流を流す接合電源とを備え，被接合物を接合するパラ
レルシーム接合方法であって，以下の工程： （１）前記センサにて，被接合物の存否を検出して，被
接合物が存在するときは，下記（２）工程に進み，被接
合物が存在しないときは次の座標に移動して，上記
（１）に進む工程と，（２）前記接合ヘッドを固定加圧
して微小時間電流を流して仮付けする工程と，（３）前
記接合用電極を加圧しながら前記被接合物の平行する辺
のＹ軸方向に回動移動させるパラレルシーム接合工程
と，（４）前記接合ヘッドをＹ軸の単位座標分移動する
工程と，（５）上記（１）〜（３）の工程を繰り返す工
程群と，（６）前記パレットを９０°転回する工程と，
（７）上記（１）〜（３）の工程を繰り返す工程群と，
からなるパラレルシーム接合方法を提案する。

【０００８】

【実施例】 図１は，本発明にかかるパラレルシーム接
合装置１のシステム図である。図において，接合工程の
複雑な制御をタッチパネルディスプレイ23から指令を発
する。この指令を受けてＣＰＵ21では各制御部等に制御
信号を送り，またセンサ302 等からの検出信号を受け
る。ＣＰＵ21にはフロッピーディスク25が接続されて，
必要なデータの読み出しと書き込みを行う。

【０００９】 ＣＰＵ21からの制御信号を受けたテーブ
ル転回機構・制御部７は，テーブル６を角度θ転回させ
る。またＣＰＵ21からの制御信号はコントローラ19を経
て，ｄ制御部17，Ｚ制御部15，Ｘ制御部13，Ｙ制御部11
へとそれぞれ送られる。ｄ制御部17は接合ヘッド３の電
極間隔ｄを設定する信号を供給する。Ｚ制御部15はＺ軸
昇降機構５に信号を与えて接合ヘッド３の垂直方向の位
置を制御する。Ｘ制御部13はＸ軸移動機構８に信号を与
えて接合ヘッド３の横方向の位置を制御する。Ｙ制御部
11はＹ軸進退機構９に信号を与えて接合ヘッド３の前後
方向の位置を制御する。

【００１０】 ワーク２を載せるテーブル６はテーブル
転回機構・制御部７によって任意の角度θ転回できる。
ここでは転回角度θは９０°に指定される。テーブル６
の上面には直交座標的にワーク２を配設する。

【００１１】 ワーク２の両端には，一対のローラ電極
とそれを支え，Ｚ軸方向に昇降する接合ヘッド３が設け
られる。この接合ヘッド３は，さらにＸ軸移動機構８と
Ｙ軸進退機構９とによって，Ｘ軸とＹ軸にも運動する機
能を備えている。

【００１２】 図２は，本発明にかかるパラレルシーム
接合装置における接合ヘッド３の一実施例を示す。先ず
左側のローラ電極について説明する。左側のローラ電極
301 は電極ホルダ303 によりアーム307 に機械的に回転
自在に支持される。ローラ電極301 は電気的には給電軸
305 に良好に接続されて，接合電源(10)の一端に接続さ
れる。アーム307 はスライダ309,311 により垂直に取り
付けられる。これらスライダ309,311 はガイド312 と組
み合わされて，垂直方向に自由に摺動可能となる。この
ガイド312 はコラム313 に固定される。さらに，このコ
ラム313 は，水平方向に摺動可能なスライダ375 とガイ
ド377 とを介してベース板501 に取り付けられる。コラ
ム313 の上端にはアーム315 が水平前方に固定される。
そしてこのアーム315 の先端には，ディスク319 がシャ
フト317 を介して下方に取り付けられる。ディスク319
に向かい合って，アーム307 の上端にはフランジ323 が
配設され，これらディスク319 とフランジ323 との間
に，コイルバネ321 が挿入される。ディスク319 を回転
させると，これにつながるシャフト317 はアーム315 と
の結合点のネジで垂直方向に上下する構造となり，コイ
ルバネ321 の弾性力を調整できる。なお，図示されてい
ないが，ディスク319 とフランジ323 には，それぞれの
中央に円筒形または円錐形の突起を設けてあり，コイル
バネ321 の装着と交換をより容易かつ確実にするよう作
用している。この突起に代えて，ディスク319 とフラン
ジ323 の双方または何れかの周囲に縁部を設けても，同
様に作用する。またコイルバネ321 は他の弾性体に置き
換えることができる。

【００１３】 右側のローラ電極についても，左側と対
称に構成される。すなわち，ローラ電極331 ，電極ホル
ダ333 ，給電軸335 ，アーム337 ，スライダ339,341 ，
ガイド342 ，コラム343 ，アーム345 ，シャフト347 ，
ディスク349，コイルバネ351 ，フランジ353 ，スライ
ダ373 ，ガイド377 によって同様に構成される。

【００１４】 次に一対のローラ電極301,331 の間隔ｄ
を可変する構成について説明する。ベース板501 の左端
付近にはヨーク360 を固定し，間隔をおいてヨーク365
と，右端付近にヨーク369 を設ける。ヨーク360 にはス
テッピングモータ361 を固定し，ヨーク365 には軸受36
7 を設け, ヨーク369 には軸受371 を設け，左側のコラ
ム313 には，ボールナット325 を配設し，右側のコラム
343 には，ボールナット355 を配設して，これらの間を
共通の作用軸364 で結ぶ。この作用軸364 は，左端から
順に，ステッピングモータ361 の回転軸に接続されるカ
プリング363 と，軸受367 から右側に位置する右ボール
ネジ327 で，ボールナット325 に結合する部分と，中間
部328 からネジの向きが反対となる左ボールネジ357
で，ボールナット355 に結合して軸受371 で支持される
部分とから構成される。

【００１５】 いま，ステッピングモータ361 が図の矢
印方向に回転すると，回転する右ボールネジ327 の作用
で，ボールナット325 は左側に移動して，これに結合す
るローラ電極301 も左側に移動する。同時に，左ボール
ネジ357 の作用で，ボールナット355 は右側に移動し
て，これに結合するローラ電極331 も右側に移動する。
したがってローラ電極301,331 の間隔ｄは広くなる。逆
にステッピングモータ361 が図の矢印方向と反対方向に
回転すると，ローラ電極301,331の間隔ｄは狭くなる。

【００１６】 ローラ電極301,331 の間隔について，最
短基準間隔寸法と最大間隔とを別に用意したゲージによ
り定めて，この寸法をその指令信号を発生するＣＰＵ21
（図１も参照）にあらかじめ入力して記憶させておく。
そして必要な電極間隔に対応した制御信号をｄ制御部17
を発生させる。

【００１７】 次にワーク検出の構成について説明す
る。図２において，ローラ電極301 と331 との間のベー
ス板501 上にアーム304 を介してセンサ302 が取り付け
られる。センサ302 は発光素子と受光素子とを備えてお
り，発光素子からの光が受光素子に届くときには，検出
信号を発生し，受光素子に光が届かないときには，検出
信号を発生しない。

【００１８】 図３はワークとローラ電極とセンサとの
位置関係を示す図である。パレット602 上の番地１から
番地６まで，ワーク２は一列に配列される。先ず図３
(a) に示すように，パレット602 上に連続して並んだワ
ーク２がある。ローラ電極301,331 の間隔を拡げて，そ
の上方のセンサ302 から光αを照射する。この光αは，
ワーク２が存在するので，その表面で反射して，反射光
βとなって，センサ302 の受光素子に当たる。

【００１９】 センサ302 から発生したワーク２の存在
信号は，図１に示すＣＰＵ21に送られる。ＣＰＵ21から
は，コントローラ19とd 制御部17を経て制御信号を発生
して，ローラ電極301,331 の間隔をワーク２の縁に接す
るよう所定の距離にする。そして同時にＺ軸を下降する
動作をする。すなわちＣＰＵ21からは，コントローラ19
とＺ制御部15を経て制御信号を発生して，Ｚ軸昇降機構
５により，ローラ電極301,303 を降下させてワーク２の
縁に接してシーム接合するように動作する。この状態を
図３(b) に示す。このとき，まずローラ電極301,303 を
固定加圧して微小時間電流を流して点で仮付けする。そ
の後にローラ電極301,303 を回転させてワーク２の縁を
線状に接合する。

【００２０】 次に図３(c) に示すように，パレット60
2 上のワークが存在しない場所の上方にローラ電極301,
331 が来たときには，センサ302 から照射した光αは，
ワークが存在せずその厚さ分の距離が遠くなるためと，
表面の反射率が異なるため，反射光βはセンサ302 の受
光素子には有効に届かない。したがってセンサ302 から
は，ワークの検出信号は発生しない。

【００２１】 ワークの存在信号がないため，図１に示
すＣＰＵ21からは，シーム接合するための制御信号は発
生しないで，次の座標に進む。

【００２２】 センサ302 は，以上の検出動作において
常にローラ電極301,331 の中央に来るように位置してい
る。また各ワーク２の配設される位置もその中央部がロ
ーラ電極301,331 の真下に位置するようになるため，セ
ンサ302 の作用は確実である。

【００２３】 図４はシーム接合の作業順序についての
図解である。まず図４(a) に示すように，パレット602
上には，座標１から６まで一列にワーク２を載せる。そ
して座標１から順次に列の終わりまで，各長辺の縁をロ
ーラ電極301,331 に接してシーム接合を行う。

【００２４】 次に図４(b) に示すように，パレット60
2 を90°転回させて，ワーク２の短辺について座標１か
ら順次に列の終わりまで，各長辺の縁をローラ電極301,
331 に接してシーム接合を行う。このようにして矩形の
ワーク２を順次にシーム接合して行く。なお各座標で，
ローラ電極301,331 をワーク２に接触させる前には，図
３に示すようにセンサ302 等によるワーク検出を行って
いる。

【００２５】 図４(c) は，パレット602 上の座標１か
ら３までは，ワーク２が載っており，座標４以降にはワ
ークが存在しない場合を示す。この場合にもワーク検出
用のセンサ302 は作動しながら１個づつローラ電極301,
331 で長辺をシーム接合をしながら進む。座標３のワー
ク２の長辺が完了し，座標４でワーク検出信号が得られ
なくなると，その状態でＣＰＵ21は以下の座標は空きで
あると判断する。そしてテーブル転回機構・制御部７に
90°転回信号を送る。

【００２６】 図４(d) は，90°転回した後の状態を示
す。この状態で座標１から３まで，順次ワーク検出用の
センサ302 は作動しながら１個づつローラ電極301,331
で短辺をシーム接合をしながら進む。座標３のワーク２
の短辺が完了し，座標４でワーク検出信号が得られなく
なると，その状態でＣＰＵ21は以下の座標は空きである
と判断して，この作業は完了する。

【００２７】 なお，パレット602 上に一列に配列され
たワーク２について，ある座標で空きが検出されたとき
に，上記のようにそれ以降の座標は一義的に空きである
とＣＰＵ21が判断するのは一方法であるが，念のため全
座標についてワーク検出を行ってもよい。また長辺と短
辺との作業の順序は必要に応じて自由に入れ換えること
ができる。

【００２８】 図５は，直交配列パレットの場合の作業
順序を示す。まず座標１から座標５まで，各ワーク２の
長辺のシーム接合作業を行う。座標５の次が空き座標で
あることを検出して，接合ヘッド３は座標15に移動し
て，この座標のワーク２の長辺のシーム接合を行い，順
次座標11まで進む。以下同様にして次の列の座標21から
25までシーム接合を行う。次に座標35において，ワーク
が存在しないことを検出し，以下のいずれの座標も空き
であることを個別検出するか，またはデータにより見極
めて，ＣＰＵ21よりテーブル転回機構・制御部７に90°
転回信号を送る。

【００２９】 各短辺については，座標１からシーム接
合を行い，ついで座標11，座標21と進み，座標31でワー
クが欠けていることを検出したら，次に座標22へと進
む。以下同様にして座標25まで短辺をシーム接合して座
標35でワークが存在しないことを検出した後，このパレ
ット602 に載せているすべてのワーク２は長辺と短辺共
に作業済みとする。

【００３０】 各ワーク２の接合作業の対称座標につい
て，その進む手順はパレット602 の形状と寸法または占
有率によって，適宜ＣＰＵにあらかじめ入力した手順で
作動させることができる。

【００３１】 本発明は以上説明したように，ワークの
存否の認知手段を備えていることを特徴とするものであ
る。認知手段としては，実施例で説明したように接合ヘ
ッドに取付けた光センサが一般的であり，個別に全座標
を検出するには適している。しかし認知手段として光セ
ンサに限られるものではない。例えばパレットの座標か
ら直接ＣＰＵにワークの存在座標を入力する方式をとる
こともできる。

【００３２】

【発明の効果】 以上説明したように本発明にかかるパ
ラレルシーム接合装置においては，被接合物の存否の認
知手段を備えているので，連続した接合作業を行うとき
に無駄な作業時間を省くことができ，効率を高めること
ができる。特にパレットに載置したときに，ワークが満
載でなく端数のときに有効である。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明にかかるパラレルシーム接合装置の一
実施例のシステム図を示す。

【図２】 本発明にかかるパラレルシーム接合装置にお
ける接合ヘッドの一実施例を示す。

【図３】 本発明にかかるパラレルシーム接合装置の一
実施例におけるワークとローラ電極とセンサとの位置関
係を示す。

【図４】 本発明にかかるパラレルシーム接合方法の一
実施例における作業順序についての図解である。

【図５】 本発明にかかるパラレルシーム接合方法の一
実施例において直交配列パレットの場合の作業順序につ
いて示す。

【符号の説明】

１…パラレルシーム接合装置 ２…ワーク ３
…接合ヘッド ５…Ｚ軸昇降機構 ６…テーブル ７…テーブル転回機構・制御部 ８…Ｘ軸移動機構
９…Ｙ軸進行機構 10…接合電源 11…Ｙ制御部
13…Ｘ制御部 15…Ｚ制御部 17…ｄ制御部 19…コントローラ 21…ＣＰＵ 23…タッチパネルディスプレイ 25…
フロッピーディスク 301 …ローラ電極 302 …センサ 303 …電極ホル
ダ 304 …アーム 305 …給電軸 307 …アーム 309,311 …スライダ 312 …ガイド 313 …コラム
315 …アーム 317 …シャフト 319 …ディスク 321 …コイルバネ
323 …フランジ 325 …ナット 327 …右ボールネジ 331 …ローラ電極 333 …電極ホルダ 335 …給電軸
337 …アーム 339,341 …スライダ 342 …ガイド 343 …コラム
345 …アーム 347 …シャフト 349 …ディスク 351 …コイルバネ
353 …フランジ 355 …ナット 357 …左ボールネジ 360 …ヨーク 361 …ステッピングモータ 363 …カプリング 365…ヨ
ーク 367 …軸受 369 …ヨーク 371 …軸受 373,375…スライダ
377 …ガイド 501 …ベース板 503 …摺動横長穴 505 …偏心
軸 507 …クランク 509 …回転軸 511 …減速
モータ 513 …ブラケット 515,517 …ガイド 519,521,523,
525 …スライダ 602 …パレット

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高橋 正浩 東京都豊島区高田１丁目18番１号 オリジ ン電気株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】所定回路素子又は電子回路を収納してなる
   外囲器と蓋部材を被接合物とし，この被接合物を加圧し
   ながら回動する一対の接合用電極の間に電流を流してシ
   ーム接合するパラレルシーム接合装置において，前記被
   接合物の存否を認知する認知手段を備えたことを特徴と
   するパラレルシーム接合装置。
2. 【請求項２】所定回路素子又は電子回路を収納してなる
   外囲器と蓋部材を被接合物とし，この被接合物を同一平
   面上のＸ軸，Ｙ軸に沿って多数載置できるパレットと，
   Ｙ軸に沿って回動可能に配設した一対の接合用電極と，
   この一対の接合用電極を軸支すると共に前記被接合物の
   存否を認知するセンサを有する接合ヘッドと，この接合
   ヘッドを垂直に昇降する昇降手段と，前記一対の接合用
   電極に電流を流す接合電源とを備えたことを特徴とする
   パラレルシーム接合装置。
3. 【請求項３】所定回路素子又は電子回路を収納してなる
   外囲器と蓋部材を被接合物とし，この被接合物を同一平
   面上のＸ軸，Ｙ軸に沿って多数載置できるパレットと，
   Ｙ軸に沿って回動可能に配設した一対の接合用電極と，
   この一対の接合用電極を軸支すると共に前記被接合物の
   存否を認知するセンサを有する接合ヘッドと，この接合
   ヘッドを垂直に昇降する昇降手段と，前記一対の接合用
   電極に電流を流す接合電源とを備え，前記被接合物を接
   合するパラレルシーム接合方法であって，以下の工程： （１）前記センサにて，被接合物の存否を検出して，被
   接合物が存在するときは，下記（２）工程に進み，被接
   合物が存在しないときは次の座標に移動して，上記
   （１）に進む工程と，（２）前記接合ヘッドを固定加圧
   して微小時間電流を流して仮付けする工程と，（３）前
   記接合用電極を加圧しながら前記被接合物の平行する辺
   のＹ軸方向に回動移動させるパラレルシーム接合工程
   と，（４）前記接合ヘッドをＹ軸の単位座標分移動する
   工程と，（５）上記（１）〜（３）の工程を繰り返す工
   程群と，（６）前記パレットを９０°転回する工程と，
   （７）上記（１）〜（３）の工程を繰り返す工程群と，
   からなるパラレルシーム接合方法。